CN101941005B - 擦子装置及其加工方法以及利用该装置进行清洁的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种擦子装置，包括连接结构和擦除层，其中，连接结构与擦除层的上表面相连接；擦除层的下表面具有原子级光滑表面，其表面粗糙度小于1纳米；在连接结构和擦除层之间还可以包括一薄膜。原子级光滑表面包括石墨、二硫化钼、铋、云母之一；连接结构用于与驱动装置连接驱动擦除层移动。本发明还提供了一种利用擦子装置进行清洁的方法，该方法包括：(A)通过驱动装置与擦子装置的连接结构相连接；(B)将擦子装置的具有原子级光滑表面的擦除层与待清洁的固体表面相接触；(C)通过驱动装置驱动擦子装置移动以清除固体表面的吸附物。该方法利用原子级光滑表面与固体表面的充分接触进行机械式清洁，实现固体表面吸附物的有效清除。
Description
技术领域
本发明涉及一种清洁装置，尤其是涉及一种原子级的清洁装置。
背景技术
表面污染是自然界的普遍现象，随着微米纳米科学技术的发展，微纳尺度下表面效应更加显著，使得固体的物理、化学以及电学等性质对环境条件极其敏感，有效清除固体表面的吸附物也就显得尤为重要。
目前固体表面清洁的方法，对于较大尺寸颗粒的清除，可以通过对表面进行吹气流或者溶液超声的方法进行清除。然而对于微纳尺度下的固体表面如石墨烯表面的清洁，吹强气流或者超声法都容易造成石墨烯结构的破坏，而常用的化学溶液的处理方法又不能获得绝对的固体清洁表面，会遗留一些薄膜吸附物和残余颗粒。目前文献中对石墨烯表面的清洁方法的记载，主要是通过在保护气体环境下的高温清洁方法，以及通电流的方法，这些方法都利用吸附物在相对较低温度下能够降解或蒸发的特性。然而对于高温下才能降解或蒸发的吸附物则清洁比较困难，比如工艺过程中出现的表面积碳，高温清除的方法就会同时破坏石墨烯。
因此，本发明揭示了一种原子级光滑表面可以实现与固体表面充分接触为基础的机械式清除固体表面附着污染物的装置和方法。
发明内容
为达到上述目的，本发明提出了一种基于原子级光滑表面的擦子装置，可以实现固体表面吸附物的的有效清洁。
本发明提供了一种擦子装置，包括连接结构和擦除层，其中，所述连接结构与所述擦除层的上表面相连接，所述擦除层的下表面具有原子级光滑表面，其表面粗糙度小于1纳米。
本发明还提供一种上述擦子装置的加工方法，包括：(1)对具有原子级光滑表面的材料进行微加工获得岛状结构；(2)利用电子束诱导碳沉积把所述连接结构与所述岛状结构的上表面相粘接；(3)通过驱动装置驱动所述连接结构移动，使得具有原子级光滑表面材料的层间发生裂开，以形成擦子装置。
本发明还提供一种利用上述擦子装置进行清洁的方法，包括：(A)通过驱动装置与擦子装置的连接结构相连接；(B)将擦子装置的具有原子级光滑表面的擦除层与待清洁的固体表面相接触；(C)通过驱动装置驱动擦子装置移动以清除固体表面的吸附物。
本发明利用具有原子级光滑表面的擦子装置与固体表面间实现充分接触并进行机械式清洁，实现固体表面吸附物的有效清除。
附图说明
图1是根据本发明的优选实施例的具有原子级光滑表面的擦子装置的结构图；
图2是加工图1所示的擦子装置的方法流程图；
图3(a)-图3(c)是以石墨为例加工具有原子级光滑表面的擦子装置的方法示意图；
图4是利用图1所示的具有原子级光滑表面的擦子装置进行清洁的方法流程图；
图5是根据本发明的优选实施例的具有原子级光滑表面的阵列式排布的擦子装置示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更加详细地描述根据本发明的纳米擦子的具体实施例。
如图1所示的具有原子级光滑表面的擦子装置，包括连接结构1和擦除层2，其中连接结构1与擦除层2的上表面相连接，连接结构1用于与伺服电机或者压电陶瓷等驱动装置相连接以移动擦除层2，该连接结构1可以是梁也可以是板的结构；擦除层2的下表面具有原子级光滑表面，其表面粗糙度小于1纳米，擦除层的最大的横向尺寸不超过其表面粗糙度。擦除层2的材料包括石墨、二硫化钼、铋、云母材料组之一的材料。
擦除层的原子级光滑表面可以是擦除层材料本身具有原子级光滑表面，也可以是其他的具有原子级光滑表面的材料通过生长、组装或者转移等方式覆盖在擦除层材料的表面。
另外，在一个实施例中，连接结构1与擦除层2之间还可以包括一薄膜，其中薄膜的材料包括石墨、二硫化钼、铋、云母、氧化硅之一。
图2所示为图1所示的擦子装置的加工方法流程图，该方法包括：
(1)对具有原子级光滑表面的材料进行微加工获得岛状结构；
(2)利用电子束诱导碳沉积把所述连接结构与所述岛状结构的上表面相粘接；
(3)通过驱动装置驱动所述连接结构移动，使得具有原子级光滑表面材料的层间发生裂开，以形成擦子装置。
其中，在所述步骤(1)之前还包括：
在擦除层2的上表面镀上一薄膜的步骤。
下面以选取具有原子级光滑表面的高定向热解石墨作为擦除层的表面为例，详细介绍具有原子级光滑表面的擦子装置的加工方法。首先在具有原子级光滑表面的高定向热解石墨的上表面通过PECVD生长氧化硅薄膜，然后通过光刻、RIE刻蚀(请参考文献M.Madou，Fundamentals of Microfabrication(CRCPress，New York 1997))来获得氧化硅/石墨岛状结构(面内尺寸小于10微米，厚度小于5微米)，如图3(a)所示，之后利用电子束诱导碳沉积，即电子束照射部位温度升高导致非晶碳的生长，把作为连接结构1的钨探针与擦除层2相粘接，如图3(b)所示，最后通过伺服电机或者压电陶瓷等驱动装置驱动连接结构1移动，就获得了具有原子级光滑表面的擦子装置，如图3(c)所示。
下面介绍利用具有原子级光滑表面的擦子装置进行清洁的方法。如图4所示，该方法包括如下步骤：
(A)通过驱动装置与擦子装置的连接结构相连接；
(B)将擦除层的原子级光滑表面与待清洁的固体表面相接触；
(C)通过驱动装置驱动所述擦子装置移动以清除固体表面的吸附物。
其中，驱动装置可以是伺服电机，也可以是压电陶瓷。
本发明利用擦除层的原子级光滑表面与固体表面间的软接触使得擦除层与固体表面间保持充分接触后进行机械式清洁，实现固体表面吸附物的有效清除，同时还不破坏固体表面的结构。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围，比如图5所示的具有原子级光滑表面的擦除装置阵列式的排布在连接结构表面。
Claims (8)
1.一种擦子装置，其特征在于，是先对具有原子级光滑表面的材料进行微加工获得岛状结构，利用电子束诱导碳沉积把连接结构与所述岛状结构的上表面相粘接，再通过驱动装置驱动所述连接结构移动，使得具有原子级光滑表面材料的层间发生裂开，形成的包括连接结构和擦除层的擦子装置，其中，所述连接结构与所述擦除层的上表面相连接；所述擦除层的下表面具有原子级光滑表面，其表面粗糙度小于1纳米。
2.如权利要求1所述的擦子装置，其特征在于，形成所述原子级光滑表面的材料包括石墨、二硫化钼、铋、云母之一。
3.如权利要求1所述的擦子装置，其特征在于，在所述连接结构和所述擦除层之间还包括一薄膜。
4.如权利要求3所述的擦子装置，其特征在于，所述薄膜的材料包括石墨、二硫化钼、铋、云母、氧化硅之一。
5.如权利要求1所述的擦子装置，其特征在于，所述连接结构通过一驱动装置来驱动所述擦除层移动。
6.如权利要求1或5所述的擦子装置，其特征在于，所述连接结构为梁的结构。
7.如权利要求1或5所述的擦子装置，其特征在于，所述连接结构为板的结构。
8.一种利用权利要求1的擦子装置进行清洁的方法，其特征在于，包括：
（A）通过驱动装置与擦子装置的连接机构相连接；
（B）将擦子装置的具有原子级光滑表面的擦除层与待清洁的固体表面相接触；
（C）通过驱动装置驱动所述擦子装置移动以清除固体表面的吸附物。
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